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摘 要

长期以来，直流电机是直流调速系统中不可或缺的重要组成部分，且直流调速在调速领域也曾占据过主导地位。

本设计是基于单片机直流脉宽调速系统的设计。采用STC89C52单片机控制K30电机，采用桥式PWM电路作为直流电机的驱动。利用软件编程对PWM信号进行调节，改变电机两端电压以改变直流电机转速。霍尔开关被用于测量转速，独立按键输入控制信号，并在LCD1602上实时显示动态转速与输入参数。该系统硬件设计部分包括STC89C52单片机、液晶电路、电机驱动电路、独立按键、测速传感器、电源以及直流电机。系统的软件设计部分包括按键控制、液晶显示、电机控制。设计实现了单片机控制直流电机启停、正反转、占空比加减。

关键词：单片机；直流电机；直流脉宽调速；霍尔传感器；液晶显示

Design of DC Pulse Width Modulation Speed Control System based on Single Chip Microcomputer

Abstract

For a long time, DC motor is an indispensable part of DC speed regulation system, and DC speed regulation has also occupied a dominant position in the field of speed regulation.

This design is based on the single-chip microcomputer DC pulse width speed regulation system design. The K30 motor is controlled by STC89C52 single chip microcomputer, the bridge reversible PWM converter is used as the drive system of DC motor, and the speed feedback control is adopted. The PWM signal is adjusted by software programming, and the voltage at both ends of the motor is changed to change the speed of the DC motor. Hall switch is used to measure rotational speed, input control signal by independent keystroke, and display dynamic speed and input parameters on LCD1602 in real time. The hardware design part of the system includes STC89C52 single chip, liquid crystal circuit, motor drive circuit, independent button, speed sensor, power supply and DC motor. The software design part of the system includes keystroke control, liquid crystal display, motor control. The design and realization of single-chip microcomputer control DC motor start and stop, positive and reverse, duty cycle add and subtract.

Keywords: Single chip Microcomputer；DC Motor；PWM control；Hall Sensor；LCD

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 选题背景与研究现状 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 系统原理简介 1

1.1.3 发展概况 2

1.2 设计的任务和要求 2

1.2.1设计的基本要求 2

1.2.2 课题的具体工作内容 2

第二章 系统的方案设计 4

2.1 基于单片机直流脉宽调速系统设计的总体框图 4

2.2设计方案论证 4

2.2.1 单片机选型方案论证 4

2.2.2 按键设计方案论证 4

2.2.3 显示屏选择方案论证 5

2.2.4 测速法选择方案论证 5

2.2.5 驱动电路设计方案论证 5

2.2.6 供电电源方案论证 6

2.2.7 整体方案确定 6

第三章 系统硬件电路设计 7

3.1 电机驱动电路 7

3.2 单片机最小系统 7

3.3 液晶显示电路 8

3.3.1 LCD1602介绍 8

3.3.2 LCD1602电路图 9

3.4 按键电路设计 9

3.5 霍尔开关测速电路 10

3.6 直流电机 10

3.7 系统总体电路 10

第四章 软件设计 12

4.1 系统总体设计流程图 12

4.2 键盘扫描程序流程图 12

4.3 显示程序流程图 13

4.4 PWM波产生程序流程图 13

第五章 测试与调试 15

5.1 设计软件 15

5.1.1 单片机编程软件 15

5.1.2 仿真软件 15

5.1.3 电路原理图设计软件 16

5.2 测速与调试 16

5.2.1.Proteus软件仿真调试 16

5.2.2.硬件调试 19

第六章 结论和展望 21

6.1 结论 21

6.2 展望 21

致谢 22

参考文献 23

附录 24

第一章 引言

1.1 选题背景与研究现状

1.1.1 选题背景

直流电动机启动性能与制动性能都很优秀，调速转速改变平稳。直流电动机调速系统被普遍使用于多种领域，例如：军事方面的雷达转动、火炮俯仰角调整、导弹惯性制导等；工业方面的数控机床控制、机器人运动控制、3D打印机打印等；家用电器中的抽油烟机、微波炉、冰箱、洗衣机、空调等。因而直流动电机调速是一门很实用的技术。使用硬件逻辑电路来实现直流电机闭环调速系统已在实践中应用多年，其硬件组成结构复杂，实现的电路功能单一，线路调整困难，缺乏灵活的可控性。而现代计算机技术和集成电路的发展，又促使直流电动机调速从模拟化向数字化转变。使用单片机控制的脉宽调制（PWM）对直流电动机进行调速是目前广泛使用的技术。其基本原理在于控制器件导通时间，使得电机驱动电压变成矩形波，从而稳定调节直流电动机转速。在基于单片机的脉宽调速系统中，单片机的定时器产生矩形脉冲波形，驱动直流电动机调速。

1.1.2 系统原理简介

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